低噪音迷宫调节阀设计.docx

低 噪 音 迷 宫 调 节吴 杰(工装自控工程 (无锡) 有限公司 , 江苏阀 设 计无锡 214011)中图分类号 : TH134文献标识码 : A1 概述低噪音迷宫调节阀是一种流体压力平衡型 套筒阀 (图 1 、图 2) 。该阀适合于对高压差流体的控制 。由于采用了迷宫套筒 , 可以完全控 制流体流经阀内件时的流速 , 从而大幅度降低 了高压差气体和蒸汽产生的噪音 , 能有效防止液体产生汽蚀 ,提高阀门的使用寿命 。图 2 阀内流体速度2压力变化曲线(与普通阀比较)钎焊而成 。芯片的结构如图 3 所示 。芯片表面 刻有多条弯曲的沟槽 , 弯曲的沟槽增加了流体 运动的阻尼 , 起到了多级降压作用 , 使压降平 均分布在各个拐角处 , 从而达到有效控制流速 的目的 。图 2 中波谷 P3 和波峰 V 3 表示高压 差流体通过调节阀节流断面时引起的压力大幅 下降以及速度剧增 , 其结果会产生巨大的噪音 以及对阀内件的冲刷和汽蚀等严重不良后果 。 而采用迷宫套筒后 , 压力2速度曲线变得平稳11 阀芯 21 平衡密封环 31 平衡缸 41 上阀盖垫圈 51 P/ B 垫圈 61 上阀盖 71 TV 座 81 聚四氟乙烯 V 形填料 91 填料压盖 101 防尘圈111 填料压板 121 阀杆 131 填料弹簧 141填料座 151 阀体 161 迷宫套筒 171 阀座181 阀座垫圈图 1 低噪音迷宫调节阀2迷宫结构迷宫套筒是由多片迷宫芯片叠加后经真空(a) 液体2流向侧进底出( b) 气体 、蒸汽2流向底进侧出图 3 迷宫芯片阀门2000 年第 4 期 7 过渡 。既达到调节阀降压和调节流量的目的 ,又消除了不良后果 , 提高了阀门寿命 。3 流路设计图 3 中所示液体的流向为侧进底出 , 而气 体和蒸汽则相反为底进侧出 。这是因为液体是不可压缩性流体 , 采用侧进底出可使芯片内各 流路出口处的高速液体在迷宫套筒中心轴线上 互相碰撞 , 抵消各自能量 , 形成液体缓冲垫 , 从而进一步降低流速 , 减少了高速液体对阀体 及阀内件的冲刷 。高压差气体和蒸汽是可压缩性流体 , 经迷宫芯片降压后 , 体积急剧膨胀 , 这就要求出口处流路的流通截面积大于入口 处 , 故采用底进侧出 , 否则会影响降压效果 。 阀体通路设计时 , 首先要根据阀门通径 D(见图 4) 选定迷宫套筒的尺寸 D1 , 然后再设 计 D 2 。对 小 口 径 ( 小 于 50 mm) 阀 门 , 套 筒 中心与 阀 体 中 心 同 心 。而 对 于 50 mm 以 上 阀 门 , 则最好将套筒中心与阀体中心偏心设计 , 通过偏心量 e 来控制从迷宫套筒内流出的各个 方向流体的速度 ( 液体的运动方向相反) 。使V 1 V 2 V 3 , 这 样 各 路 流 体 到 达 阀 出 口 处时 , 其运动速度就基本一致 , 从而避免产生涡流 。图 4 阀体通路4材料选择材料 选 择 主 要 是 指 阀 内 件 材 料 , 包 括 阀 芯 、阀座和迷宫套筒 。选择材料时要考虑到材 料的热膨胀系数和热处理后的硬度 。即套筒的 热膨胀系数 阀芯的热膨胀系数 , 套筒和阀芯 都要有一定的硬度或硬度差 , 以防止工作时阀内件咬死 ,提高阀门寿命 。具体可参考表 1 。表 1 阀内件材料5迷宫芯片设计及 Cv 计算设计芯片时主要考虑到流体的降压及气体 体积的膨胀 , 因此设计每个沟槽流路时要将流 通截面积按一定比例逐级等比放大 。图 5 中入 口槽宽度为 W , 第一个拐角处宽为 rW , 第 n 个拐角处宽为 r n W 。 r 为扩张系数即等比 系数 , 图中 W min 为芯片钎焊时各沟槽之间的 最小距离 。在保证 W min 的前提下 , 每片芯片 上的沟槽流路数越多 , 则芯片流通能力越大 。芯片流通能力为= h W N K1Cv d图 5 芯片沟槽设计式中Cv d 单片芯片的流通力名称材料 材料 材料 材料 迷宫套筒阀 芯阀 座1Cr13/ 热处理1Cr13/ 热处理1Cr13/ 热处理SU S316SU S316SU S316/ T EFL ONSU S316SU S316/ 部 分 堆 焊 司 太 莱合金 、镀硬铬SU S316/ 部 分 堆 焊 司 太 莱合金SU S316SU S316/ 全 部 堆 焊 司 太 莱合金SU S316/ 全 部 堆 焊 司 太 莱合金阀门 8 2000 年第 4 期h 沟槽深度 , mm.W 槽入口宽度 , mm.N 沟槽流路数K1 单片 芯 片 流 通 系 数阀门的总流通能力= 1 Cv 1 1+Cv b Cvc22( 取 决 于 扩2= D K/ 4= M Cv dCv bCvc张系数 r 及拐角数 n)扩张系数 r 可取 1 112 , 单个沟槽流路 上拐角数 n 取决于压差 。压 差 越 大 , n 数 增 加 , 同时 K1 也就变小 , Cv d 随之减小 。例如 : r = 11072 时 , n = 2 , K1 = 1917 ; n = 8 , K1= 1317 。迷宫 阀 的 总 流 通 能 力 Cv 受 2 个 因 素 影 响 , 即阀座流通能力 Cv b 及迷宫套筒流通能力 Cvc 。从理论上讲提高 Cv b 或 Cvc 可以使阀的 Cv增加 。但阀座流通能力 Cv b 取决于阀的公称通 径 , 公称通径确定后 , 一般阀座直径也就确定 了 , 所以 Cv b是定值 。此时阀的 Cv 随 Cvc 的变 化而变 化 。然 而 , 当 Cvc Cv b 时 , 继 续 提 高 Cvc , 阀的 Cv 几 乎 没 什 么 变 化 。因 为 此 时 阀 的 Cv 又受制于 Cv b 。 Cvc 若设计得太大 , 迷宫 套筒的尺 寸 就 很 大 , 价 格 就 变 得 很 贵 。所 以 Cvc的最大值应是接近于 Cv b , 即 Cvc Cv b 。式中D 阀座直径 , mmK 总流通能力系数 , 直通阀取 21 ,角阀取 31M 迷 宫 套 筒 所 叠 加 的 芯 片 数 , 取 决于阀的行程6结语低噪音迷宫调节阀已在生产实践中广泛使 用 , 并在控制噪音和防止汽蚀方面取得了良好 的效果 。本文所给出的设计思路及经验计算公式 , 旨在供同行参考 。有错误之处 , 谨请批评 指正 。参考文献1J . L . 莱昂斯. 阀门技 术 手 册 M. 北 京 : 机 械 工业出版社 , 1991 .杨源泉. 阀门设计手册 M. 北京 : 机械工业出版社 , 1992 .2文章编号 : 100225855 (2000) 0420008202小口径截止阀阀瓣与阀杆连接结构的改进张建华(南通市电站阀门有限公司 , 江苏 如皋 226500)中图分类号 : TH134文献标识码 : B可计算出倾角 值 。阀瓣上端面偏离阀体内壁间隙小 口 径 截 止 阀 的 阀 杆 与 阀 瓣 一 般 采 用 T形槽连接 。这种结构制造容易 , 结构紧凑 , 拆 装方便 。然而 , 如尺寸设计不合理 , 会出现卡死 、导向歪斜和开关不到位等质量问题 , 使产品的可靠性降低 , 甚至给用户造成损失 。图 1 为计算机模拟的 D N 40 mm 截止阀在 阀杆水平安装时阀瓣导向歪斜的状况 。影响倾斜角 的因素有 2